(57)【要約】【課題】誤判定を防止して診断精度を向上する。【解決手段】内燃機関の排気通路内に配置され、排気通路内に臨まされる排気極３９と検出素子内部の大気室内に臨まされる大気極３８とを有する検出素子３１を有する酸素センサの故障診断装置において、酸素センサの出力電圧を検出する電圧検出手段４０と、電圧検出手段により負の出力電圧が検出されたとき酸素センサを故障と判定する故障判定手段と、排気極および大気極と電圧検出手段との接続状態を切り替えるスイッチ手段４１，４２であって、酸素センサの未活性時に、少なくとも大気極への電子の供給を抑制するような接続状態とするスイッチ手段とが設けられる。【選択図】図８
2010190789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路内に配置される検出素子を有し、該検出素子が、前記排気通路内に臨まされる排気極と、前記検出素子内部の大気室内に臨まされる大気極とを有する酸素センサの故障診断装置において、
前記酸素センサの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により負の出力電圧が検出されたとき前記酸素センサを故障と判定する故障判定手段と、
前記排気極および前記大気極と前記電圧検出手段との接続状態を切り替えるスイッチ手段であって、前記酸素センサの未活性時に、少なくとも前記大気極への電子の供給を抑制するような接続状態とするスイッチ手段と、
を備えたことを特徴とする酸素センサの故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は酸素センサの故障診断装置に係り、特に、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガスの酸素濃度に応じた起電力を発生する酸素センサの故障診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
空燃比フィードバック制御等のため、内燃機関の排気通路には、排気ガスの酸素濃度に基づき空燃比を検出する酸素センサが設けられている。酸素センサは、排気通路内に配置された筒形の検出素子を備え、検出素子は、内外の表面に電極が形成された固体電解質により形成される。外表面側の電極が排気通路内に臨まされる排気極とされ、内表面側の電極が、検出素子内部の大気室内に臨まされる大気極とされる。酸素センサは、これら電極の雰囲気ガスの酸素分圧の差に応じて起電力を発生し、具体的には、排気ガスの酸素濃度が少なくなるほど（つまり排気ガスの空燃比がリッチであるほど）大きな起電力を発生する。
【０００３】
この酸素センサにおいて、検出素子の欠損が生じて検出素子の内外が連通すると、検出素子外部の排気ガスがその内部に侵入し、その内外の酸素分圧の差が無くなってセンサは起電力を発生しなくなる。そしてさらに、検出素子内部に排気ガスが侵入した状態で検出素子外部により酸素濃度の高い（空燃比リーンの）排気ガスが存在すると、酸素センサにおいて逆方向の起電力が発生する。従って、この逆起電力に対応した酸素センサの負（マイナス）の出力電圧を検出することで、酸素センサの検出素子の欠損、即ち酸素センサの故障を検出することができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２１４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、酸素センサが上記のように欠損故障しておらず、正常な場合であっても、排気極が排ガス中のリッチ成分により被毒すると、酸素センサから負の出力電圧が発生することがある。従ってこの場合にも酸素センサの故障と判断してしまうことは誤判定となり、故障診断の精度を落としめる結果となる。
【０００６】
そこで、本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、誤判定を防止して診断精度を向上することができる酸素センサの故障診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態によれば、
内燃機関の排気通路内に配置される検出素子を有し、該検出素子が、前記排気通路内に臨まされる排気極と、前記検出素子内部の大気室内に臨まされる大気極とを有する酸素センサの故障診断装置において、
前記酸素センサの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段により負の出力電圧が検出されたとき前記酸素センサを故障と判定する故障判定手段と、
前記排気極および前記大気極と前記電圧検出手段との接続状態を切り替えるスイッチ手段であって、前記酸素センサの未活性時に、少なくとも前記大気極への電子の供給を抑制するような接続状態とするスイッチ手段と、
を備えたことを特徴とする酸素センサの故障診断装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、誤判定を防止して診断精度を向上することができるという、優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る内燃機関の排気ガス浄化システムを示す図である。
【図２】酸素センサの取付状態を示す部分断面図である。
【図３】酸素センサの検出素子周辺の拡大断面図である。
【図４】酸素センサの出力特性を示すグラフである。
【図５】酸素センサの検出素子に欠損部が生じた場合の拡大断面図である。
【図６】酸素センサの故障時における出力電圧の変化を示すグラフである。
【図７】正常な酸素センサの暖機過程における出力電圧の変化を示すグラフである。
【図８】スイッチ手段を示す概略図である。
【図９】スイッチ手段の他の接続状態を示す概略図である。
【図１０】スイッチ手段の変形例を示す概略図である。
【図１１】スイッチ手段のさらなる変形例を示す概略図である。
【図１２】故障診断処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の好適一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１１】
本発明が適用される車両用内燃機関の排気ガス浄化システムの構成を、図１を参照して説明する。内燃機関１０の吸気通路１１には、その通路面積を調節するスロットルバルブ１５（本実施形態では電子制御式）が設けられ、その開度制御によりエアクリーナ１４を通じて吸入される空気の量が調整される。ここで吸入された空気の量（吸入空気量）は、エアフローメータ１６により検出されている。そして吸気通路１１に吸入された空気は、スロットルバルブ１５下流に設けられたインジェクタ１７より噴射された燃料と混合された後、燃焼室１２に送られて、そこで燃焼される。
【００１２】
一方、燃焼室１２での燃焼により生じた排気ガスが送られる排気通路１３には、排気ガス中の有害成分を浄化する三元触媒１８が設けられ、その上流側には触媒前酸素センサ１９、その下流側には触媒後酸素センサ２０がそれぞれ設けられている。
【００１３】
三元触媒１８は、燃焼される混合気の空燃比が理論空燃比近傍の狭い範囲（ウインドウ）でのみ、排気ガス中の主要有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）のすべてを効率的に浄化する。そうした三元触媒１８を有効に機能させるには、混合気の空燃比を上記ウインドウの中心に合わせこむ、厳密なコントロールが必要となる。
【００１４】
こうした空燃比の制御は、電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）２２により行われる。ＥＣＵ２２には、上記エアフローメータ１６や酸素センサ１９，２０、あるいはアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルセンサ２１、機関回転速度を検出するＮＥセンサ２３、外気温を検出する外気温センサ２４を始めとする各種センサ類の検出信号が入力されている。そしてそれらセンサ類の検出信号より把握される内燃機関１０や車両の運転状況に応じて、上記スロットルバルブ１５やインジェクタ１７等を駆動制御して、上記のような空燃比の制御を行っている。
【００１５】
まずＥＣＵ２２は、上記アクセルペダルの踏み込み量や機関回転速度の検出結果に応じて把握される吸入空気量の要求量を求め、それに応じた吸入空気量が得られるようにスロットルバルブ１５の開度を調整する。その一方、エアフローメータ１６により検出される吸入空気量の実測値に対して、理論空燃比が得られるだけの燃料量を求め、それによりインジェクタ１７からの燃料噴射量を調整する。これにより、燃焼室１２で燃焼される混合気の空燃比を、ある程度理論空燃比に近づけることができる。ただし、それだけでは上記要求される高精度の空燃比制御には不十分である。
【００１６】
そこでＥＣＵ２２は、上記各酸素センサ１９，２０の検出結果より把握される空燃比の実測値に基づいて、インジェクタ１７からの燃料噴射量をフィードバック補正し、要求される空燃比制御の精度を確保している。
【００１７】
以上のように、この排気ガス浄化システムでは、酸素センサ１９，２０の検出結果に応じて燃料噴射量をフィードバック補正する、いわゆる空燃比フィードバック制御を実施することで、混合気の空燃比を理論空燃比近傍に保持し、高い排気ガス浄化率を確保している。なお、この排気ガス浄化システムでは、上述のように２つの酸素センサ１９，２０によって空燃比フィードバック制御を実施することで、空燃比フィードバック制御の更なる高精度化を図っている。
【００１８】
前記２つの酸素センサ１９，２０は互いに同様の構成であり、また故障診断の方法も同様である。そこで以下、触媒前酸素センサ１９を例にとって説明し（以下、触媒前酸素センサ１９を単に「酸素センサ１９」と称す）、触媒後酸素センサ２０については説明を省略する。
【００１９】
図２及び図３に示すように、酸素センサ１９は、排気通路１３内に突出するように配設された筒型の検出素子３１を備えている。検出素子３１は、その内側に大気室３４を画成する。大気室３４は、センサ内に設けられた図示しない大気通路と、センサボディに形成された大気穴３５とを通じて外部に連通され、大気（空気）が導出入可能となっている。検出素子３１の外表面部は排気通路１３内に露出され、センサカバー３２を通じて流入する排気ガスに曝される。
【００２０】
図３に示すように、検出素子３１は、固体電解質３７と、固体電解質３７の内表面に形成され大気室３４内に臨まされる一方の電極としての大気極３８と、固体電解質３７の外表面に形成され排気通路１３内に臨まされる他方の電極としての排気極３９とを備える。固体電解質３７は、酸素がイオン化した状態でその内部を移動可能な固形物質であり、酸素センサ用としては例えばジルコニアなどが利用される。大気極３８および排気極３９は例えば白金Ｐｔを含む。
【００２１】
大気室３４には、検出素子３１を加熱して早期に活性化させるためのヒータ３６が設けられ、ヒータ３６はＥＣＵ２２によって通電制御される。また大気極３８と排気極３９はＥＣＵ２２、特にその電圧検出回路に接続され、大気極３８と排気極３９の間に発生した起電力をＥＣＵ２２により検出し得るようになっている。
【００２２】
大気極３８の雰囲気ガス（通常は空気）と排気極３９の雰囲気ガス（通常は排気ガス）との間に酸素分圧の差が生じると、その分圧の差を縮小すべく、酸素分圧の高い側（通常は大気極３８側）の酸素がイオン化して固体電解質３７を通り、酸素分圧の低い側（通常は排気極３９側）へと移動する。酸素分子はイオン化する過程で４価の電子を受け取り、イオン化した状態から分子に戻る過程で４価の電子を放出する。そのため、上記の酸素の移動に応じて両電極３８，３９間で電子の移動が生じ、その結果、両電極３８，３９間に起電力が発生する。
【００２３】
こうして酸素センサ１９は、大気と排気ガスとの酸素分圧の差に応じて起電力を発生し、より具体的には、排気ガスの酸素濃度が少なくなるほど（つまり検出素子３１外部の排気ガスの空燃比がリッチであるほど）大きな起電力を発生する。ここで酸素イオンが内側の大気極３８から外側の排気極３９に向かうことから、電流の向きは逆となり、両電極に接続されたＥＣＵ２２に対しては内側の大気極３８が正極、外側の排気極３９が負極となる。
【００２４】
ちなみに、酸素センサには他にも、板形状の検出素子を用いたものや、検出素子にジルコニア以外の素材を用いたものなど、様々なタイプの酸素センサがある。そしてその多くでは、上記例示したセンサと同様の検出原理により排気ガスの酸素分圧を検出する構成、すなわち基準ガス（大気）と排気ガスとを隔離するよう配設された検出素子が、基準ガスに対する排気ガスの酸素分圧の差に応じて起電力を発生する構成となっている。
【００２５】
酸素センサ１９の出力特性を図４に例示する。示されるように、酸素センサ１９の出力電圧は理論空燃比Ａ／Ｆｓ（例えば１４．６）を境に過渡的に変化し、酸素センサ１９に供給される排気ガスの空燃比Ａ／Ｆが理論空燃比Ａ／Ｆｓよりもリーンな領域（Ａ／Ｆ＞Ａ／Ｆｓ、以下リーン空燃比ともいう）では０．１Ｖ程度の小さい電圧を示し、理論空燃比Ａ／Ｆｓよりもリッチな領域（Ａ／Ｆ＜Ａ／Ｆｓ、以下リッチ空燃比ともいう）では０．９Ｖ程度の比較的高い電圧を示す。ここでは、０．４５Ｖのセンサ出力をリッチ・リーン判定閾値として、センサ１９の検出結果が、理論空燃比よりもリッチかリーンかを判断している。なお、酸素センサ１９の上記各領域でのセンサ出力電圧の大きさは、検出素子３１の温度状態に応じて変化することがある。
【００２６】
なお、本実施形態のように、理論空燃比での燃焼（ストイキ燃焼）のみを目的とした空燃比制御を行う内燃機関では、理論空燃比を境に出力電圧が過渡的に変化する特性の酸素センサが用いられることが多い。こうしたセンサは比較的低い分解能しか持たないものの、上記ストイキ燃焼のみを行うにはそれで十分なことが多い。一方、希薄空燃比での燃焼を行うなど、より広範囲の空燃比での燃焼を行う内燃機関では、排気ガスの空燃比に応じてその出力電圧が線形的に変化する特性の、より分解能の高い酸素センサが用いられることもある。本発明はこのような酸素センサに対しても適用可能である。
【００２７】
ところで、長期使用による経年劣化等により、酸素センサ１９の検出素子３１にクラックが入ったり、検出素子３１が割れたりするといった検出素子３１の欠損が発生し、酸素センサ１９が故障する場合がある。この欠損によるセンサ故障の場合、図５に示すように、検出素子３１の欠損部Ａを通じて検出素子３１の内外が連通し、検出素子３１外部の排気ガスがその内部に侵入する。そして検出素子３１内部に排気ガスが侵入した状態で、検出素子３１外部により酸素濃度の高い（空燃比リーンの）排気ガスが存在すると、酸素センサ１９において逆方向の起電力が発生する。このことは例えば、センサ故障状態で空燃比をリッチからリーンに切り替えた場合や、フューエルカットが行われた場合などに起こり得る。この場合、大気極３８の電位よりも排気極３９の電位の方が高くなり、負（マイナス）の起電力ないし出力電圧が発生することになる。
【００２８】
図６はかかる故障時の酸素センサ出力電圧の変化の一例を示す。円で囲った領域に示されるように、酸素センサ１９からはしばしば負の電圧が出力される。従ってこのような負の出力電圧をＥＣＵ２２により検知することで、酸素センサの故障を検出することができる。
【００２９】
しかしながら、前述したように、酸素センサ１９が欠損故障しておらず、正常な場合であっても、排気極３９が排ガス中のリッチ成分（詳しくは炭化水素ＨＣや一酸化炭素ＣＯなど）により被毒すると（以下、これをリッチ被毒という）、酸素センサ１９から負の出力電圧が発生することがある。従って、この場合にも酸素センサ１９の故障と判断してしまうことは誤判定となり、故障診断の精度を落としめる結果となる。
【００３０】
例えば、機関始動後の所定時間内には、回転安定化および暖機促進等のため、燃料噴射量を理論空燃比相当よりも増量し、空燃比をリッチ側に制御する場合がある。
【００３１】
このような燃料増量制御が、酸素センサ１９（特に排気極３９）の未活性時に実施されると、排気極３９がリッチな排ガスに曝され、排気極３９がリッチ被毒する。
【００３２】
すると、大気極３８から固体電解質３７を通って排気極３９に移動してきた酸素イオンを、排気極３９が十分に分子化（即ち電子を放出）できなくなり、排気極３９に酸素イオンが集中する。
【００３３】
この後酸素センサ１９が活性化すると、排気極３９に集中していた酸素イオンの分子化が急激に進行し、また、排気極３９にフューエルカット等に基づくリーンガスが到達することもあるので、排気極３９上には大量の酸素が存在するようになり、これに起因して排気極３９と大気極３８との酸素濃度差が逆転し、負の出力電圧が発生する。
【００３４】
なお、暫くして排気極３９での酸素イオン集中が解消されれば、負電圧の発生もなくなる。
【００３５】
図７には、正常な酸素センサの暖機過程において燃料増量制御が実施されたときの酸素センサ出力電圧の変化を実線で示す。なお図中、酸素センサの検出素子のインピーダンス（以下、「素子インピーダンス」ともいう）の変化を破線で併記した。素子インピーダンスは検出素子の温度（以下、「素子温度」ともいう）に相関する値であり、両者は、素子温度が高温になるほど素子インピーダンスが低くなるという関係にある。図から分かるように、素子温度は次第に上昇しており、酸素センサは未活性状態から活性状態に徐々に変化している。
【００３６】
図中破線円内に示されるように、酸素センサ出力電圧が負になっている時間帯があり、これは、センサ活性化前に排気極３９がリッチ被毒し、その影響がセンサ活性化後に現れたことによるものである。
【００３７】
そこで本実施形態では、かかるリッチ被毒に起因した負電圧の発生および検出、さらにはこの負電圧に基づく誤判定を防止するため、排気極３９および大気極３７とＥＣＵ２２との接続状態を切り替えるスイッチ手段を設けている。以下、これについて説明する。
【００３８】
図８に、検出素子３１とＥＣＵ２２を簡略的に示す。ＥＣＵ２２は、酸素センサ１９の検出素子３１からの出力電圧を検出する電圧検出手段としての電圧検出回路４０と、電圧検出回路４０および大気極３８の接続状態を切り替える大気極スイッチ４１と、電圧検出回路４０および排気極３９の接続状態を切り替える排気極スイッチ４２とを備えている。これら大気極スイッチ４１および排気極スイッチ４２が前記スイッチ手段を構成する。
【００３９】
ＥＣＵ２２は、酸素センサ１９の未活性時には、図示するように、大気極スイッチ４１および排気極スイッチ４２を共に開放側に切り替える。するとこのときに燃料増量制御が行われ、排気極３９がリッチ被毒したとしても、次の原理により排気極３９での酸素イオン集中が大幅に抑制され、リッチ被毒による負電圧の発生が実質的に防止される。
【００４０】
すなわち、大気極３８において、酸素Ｏ2は、大気極３８の自由電子をもらってイオン化する。この酸素イオンＯ2-は固体電解質３７の内部を移動して排気極３９に到達するが、排気極３９がリッチ被毒していて活性不足の場合、排気極３９では酸素イオンＯ2-が電子を十分に放出できない。
【００４１】
しかし、大気極スイッチ４１が開放側に切り替えられ、大気極３８が開放されているので、大気極３８においては、大気極３８が有する電子数に相当する量しか酸素Ｏ2はイオン化されない。ここで仮に大気極３８が電圧検出回路４０やアースと接続状態にあると、イオン化に必要な電子が大気極３８に次々と供給されてしまって多量の酸素Ｏ2がイオン化されてしまう。よってかかる開放状態では、大気極３８への電子の供給が断たれ、大気極３８における酸素Ｏ2のイオン化が大幅に抑制される。こうしてできた少量の酸素イオンＯ2-しか排気極３９に移動しないため、排気極３９での酸素イオン集中が大幅に抑制される。そして後に酸素センサ１９が活性化しても、排気極３９での酸素量が少ないため、排気極３９は大気極３８より酸素濃度が高くならず、負電圧の発生が防止される。
【００４２】
このように、本実施形態によれば、排気極３９のリッチ被毒に起因した負電圧の発生および検出を防止し、誤判定を防止すると共に診断精度を向上することができる。
【００４３】
なお、ＥＣＵ２２は、酸素センサ１９の活性化後には、大気極スイッチ４１および排気極スイッチ４２を接続側に切り替える。これにより排気極３９および大気極３７と電圧検出回路４０とは通常通り接続され、ＥＣＵ２２は、酸素センサ１９の出力電圧検出および負電圧に基づく故障診断を実行可能となる。
【００４４】
図９には他の接続状態を示す。この例でＥＣＵ２２は、酸素センサ１９の未活性時、大気極スイッチ４１のみを開放側に切り替え、排気極スイッチ４２は接続側のままとする。これによっても大気極３８への電子の供給が断たれ、大気極３８における酸素Ｏ2のイオン化が大幅に抑制される。そして酸素イオンＯ2-の排気極３９への移動、排気極３９での酸素イオン集中ひいては負電圧の発生を防止できる。
【００４５】
図１０にはスイッチ手段の変形例を示す。この例では、排気極スイッチ４２Ａが、排気極３９を電圧検出回路４０に接続する接続側と、図示の如く排気極３９をアースＧＮＤに接続するアース側とに切り替えられるようになっている。他の点は前記同様である。
【００４６】
この場合も前記同様に、大気極３８が開放されるので、大気極３８への電子の供給が断たれ、大気極３８における酸素Ｏ2のイオン化が大幅に抑制される。そして酸素イオンＯ2-の排気極３９への移動、排気極３９での酸素イオン集中ひいては負電圧の発生を防止できる。また、排気極３９をアースＧＮＤに接続すると、排気極３９上の余剰電子がアースＧＮＤへ逃げ、排気極３９に到達した酸素イオンＯ2-が少しずつ分子化されるようになって、排気極３９での酸素イオン集中を一層防止できるようになる。
【００４７】
図１１にはスイッチ手段のさらなる変形例を示す。この例では、大気極スイッチ４１Ｂが、大気極３８を電圧検出回路４０に接続する接続側と、図示の如く大気極３８を短絡線４３に接続する短絡側とに切り替えられるようになっている。また、排気極スイッチ４２Ｂが、排気極３９を電圧検出回路４０に接続する接続側と、図示の如く排気極３９を短絡線４３に接続する短絡側とに切り替えられるようになっている。他の点は前記同様である。
【００４８】
図示の如く大気極スイッチ４１Ｂと排気極スイッチ４２Ｂとが短絡側に切り替えられ、大気極３８と排気極３９とが短絡されると、大気極３８と排気極３９が有する電子数に相当する量しか酸素Ｏ2はイオン化されない。従って前記同様、大気極３８への電子の供給は大幅に抑制され、大気極３８における酸素Ｏ2のイオン化が大幅に抑制される。そして酸素イオンＯ2-の排気極３９への移動、排気極３９での酸素イオン集中ひいては負電圧の発生を防止できる。
【００４９】
次に、図１２を用いて本実施形態の故障診断処理を説明する。図示するルーチンはＥＣＵ２２により所定の演算周期（例えば１６ｍｓｅｃ）毎に繰り返し実行される。
【００５０】
まずステップＳ１０１では、エンジンが始動されているか否かが判断される。始動されていないときはルーチンが終了され、他方、始動されているときはステップＳ１０２に進む。
【００５１】
ステップＳ１０２では、酸素センサ１９が未活性状態にあるか否かが判断される。すなわち、ＥＣＵ２２は、酸素センサ１９の素子インピーダンスＲを常時検出しており、この素子インピーダンスＲが、酸素センサ１９の最小活性化温度（例えば３００℃）に対応した所定値Ｒｓより大きいときに、酸素センサ１９を未活性と判断する。他方ＥＣＵ２２は、素子インピーダンスＲｓが前記所定値Ｒｓ以下のときに酸素センサ１９を活性状態と判断する。
【００５２】
酸素センサ１９が未活性状態にあると判断された場合、ステップＳ１０３に進んで、大気極スイッチ４１（４１Ｂ）および排気極スイッチ４２（４２Ａ，４２Ｂ）が図８〜図１１に示したような状態に切り替えられる。即ち、図８および図９の構成では大気極スイッチ４１が開放側に切り替えられ、排気極スイッチ４２が開放側および接続側のいずれか一方に切り替えられる。図１０の構成では大気極スイッチ４１が開放側に切り替えられ、排気極スイッチ４２がアース側に切り替えられる。図１１の構成では大気極スイッチ４１と排気極スイッチ４２との両方が短絡側に切り替えられる。これにより、センサ活性化前の排気極３９への酸素イオン集中ひいてはセンサ活性化後の負電圧発生を防止できる。以上でルーチンが終了される。
【００５３】
他方、ステップＳ１０２で酸素センサ１９が活性状態にあると判断された場合、ステップＳ１０４に進んで、大気極スイッチ４１（４１Ｂ）および排気極スイッチ４２（４２Ａ，４２Ｂ）がいずれも接続側に切り替えられる。これにより通常通り、排気極３９および大気極３７と電圧検出回路４０とが接続され、出力電圧検出および負電圧に基づく故障診断が可能になる。
【００５４】
次いでステップＳ１０５に進み、故障診断を実行するための前提条件が成立しているかどうかが判断される。この前提条件が成立している場合とは、例えば、エンジンの暖機がある程度終了している場合、具体的には水温センサ（図示せず）により検出されたエンジン冷却水温が所定温度（例えば４０℃）を超えている場合である。但しこの前提条件は任意に設定可能である。
【００５５】
前提条件が成立していない場合、ルーチンが終了される。他方、前提条件が成立している場合、ステップＳ１０６に進み、酸素センサ１９からの負の出力電圧が検出されたか否かが判断される。
負の出力電圧が検出された場合、ステップＳ１０７に進んで、酸素センサ１９が故障ないし異常と判定される。即ち、酸素センサ１９の検出素子３１にクラックや割れ等の欠損故障が生じていると判断される。これによりルーチンが終了される。
【００５６】
他方、負の出力電圧が検出されていない場合、直ちにセンサ正常とはせず、精度向上のため、ステップＳ１０８において、正常判定可能な条件（正常判定条件）が成立しているか否かが判断される。この正常判定条件とは、酸素センサ１９が欠損故障している場合に必ず負電圧が発生するような条件であり、例えば、吸入空気量Ｇａが多い運転直後のフューエルカット時であることである。吸入空気量Ｇａが少ない場合は排ガス流量も少なく、検出素子３１の欠損部Ａから大気室３４に排気ガスが十分流入しない可能性があり、また、大気室３４に排気ガスが十分流入した状態でフューエルカットされると、検出素子３１の外側が内側より酸素分圧が高くなり負電圧が発生するからである。
【００５７】
正常判定条件が成立していないと判断された場合、正常判定されることなくルーチンが終了される。他方、正常判定条件が成立していると判断された場合、ステップＳ１０９にて酸素センサ１９が正常と判定され、ルーチンが終了される。
【００５８】
以上、本発明の実施形態を詳細に述べたが、本発明は他の実施形態を採ることも可能である。例えば、内燃機関の用途、形式、種類等は限定されず、内燃機関は車両用以外であってもよいし、ディーゼルエンジン等であってもよい。
【００５９】
本発明の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本発明の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本発明に含まれる。従って本発明は、限定的に解釈されるべきではなく、本発明の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  内燃機関
１３  排気通路
１９，２０  酸素センサ
２２  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
３１  検出素子
３４  大気室
３８  大気極
３９  排気極
４０  電圧検出回路
４１，４１Ｂ  大気極スイッチ
４２，４２Ａ，４２Ｂ  排気極スイッチ
【図１】
2010190789.tif 000003
【図２】
2010190789.tif 000004
【図３】
2010190789.tif 000005
【図４】
2010190789.tif 000006
【図５】
2010190789.tif 000007
【図６】
2010190789.tif 000008
【図７】
2010190789.tif 000009
【図８】
2010190789.tif 000010
【図９】
2010190789.tif 000011
【図１０】
2010190789.tif 000012
【図１１】
2010190789.tif 000013
【図１２】
2010190789.tif 000014